【分享】24级杨涵、蒋宇春基于迪文屏的简易智能家居

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一、作品简介 1.基础信息本作品为南华大学电气工程学院自动化专业电子技术课程设计项目，开发周期2026.3.10-2026.6.26，以**C51单片机+迪文DGUS T5L串口触摸屏**为核心，搭配DHT11温湿度传感器、LED模拟灯具、直流减速电机（模拟窗帘/风扇）搭建轻量化简易智能家居控制系统。开发人员：蒋宇春、杨涵，指导教师：董招辉副教授。 2.核心特点1. 低成本轻量化：摒弃传统全屋智能复杂布线、高价网关，全部元器件通用平价，租房、小户型均可快速改造，即插即用；2. 一体化触控交互：依托DGUS软件完成可视化UI界面设计，无需上位机持续操控，迪文屏本地触控即可下发控制指令；3. 多功能集中管控：单块屏幕集成环境监测、灯光控制、电机（窗帘/风扇）启停三大核心功能，界面分区清晰，操作门槛低；4. 软硬件协同开发：结合C51底层驱动编程与迪文屏组态开发，完整实现串口指令收发、设备状态回传、实时温湿度显示；5. 拓展性强：预留外设控制接口，可后续增加除湿设备、警示灯、定时控制、蓝牙远程控制等拓展模块。 二、工作原理
2.1 整体系统架构图解2.2 分模块工作原理1. 迪文屏人机交互层使用DGUS软件绘制触控按钮、数值显示控件；用户点击屏幕按键后，屏幕自动生成标准串口控制帧，通过TX引脚发送至C51单片机串口RX引脚；单片机采集到温湿度、灯具、电机状态后，打包数据回传给迪文屏，屏幕实时刷新界面数字与设备开关状态。2. C51主控调度层单片机作为数据中转与驱动核心：- 接收迪文屏开关指令，输出高低电平控制LED通断；- 通过IO口输出PWM信号驱动电机驱动板，实现电机启停；- 定时读取DHT11单总线温湿度数据，数据校验后上传迪文屏；- 循环轮询串口缓冲区，实时解析迪文屏下发的触控指令。3. 外设执行层- LED灯光：IO高电平点亮，低电平熄灭，模拟室内照明；- 直流电机：搭配L298N驱动模块，单片机IO控制电机正反转/停机，模拟窗帘升降、风扇启停；- DHT11温湿度传感器：单总线数字信号，每2秒采集一次环境温湿度，上传至屏幕右上角实时显示。

2.3 通信逻辑图解迪文屏 ↔ C51 串口通信流程：1. 用户点击屏幕【灯光开】→迪文屏发送串口指令帧`0x5A 0xA3 0x01`；2. C51串口中断接收指令，解析后置位灯光IO，LED点亮；3. 单片机打包状态数据`灯光=开启、温度=25℃`回传迪文屏；4. 迪文屏接收数据，刷新界面温度数值与灯光图标状态。

三、设计思路 3.1 整体开发流程1. **前期调研与工具熟悉（3.10-3.31）**    学习DGUS软件组态逻辑、迪文T5L芯片通信协议，完成简易屏幕点灯仿真工程；结合课题需求规划界面分区：首页总控界面、灯光独立控制页、电机风扇模式选择页，完成界面素材绘制与控件绑定。2. **硬件底层驱动开发（4.1-5.30）**    基于C51编写底层驱动：DHT11温湿度采集程序、LED开关驱动、直流电机控制程序、串口收发中断程序；打通迪文屏与单片机串口通信，实现指令解析、状态回传基础功能。3. **整机联调与功能完善（6.1-6.26）**    硬件电路焊接、排查接线干扰；调试串口通信丢包、传感器数据延迟问题；优化UI布局，区分客厅/卧室灯光、强弱风电机模式；完善定时、警示灯预留拓展控件；撰写设计报告、答辩PPT。 3.2 硬件选型设计思路
显示交互设备选用迪文 T5L DGUS 串口电容屏，屏幕自带图形驱动能力，依靠组态工具开发界面，无需编写复杂液晶屏底层驱动代码，原生支持触控操作与实时数值刷新，适配本项目集中显示控制的需求。
主控芯片选用课程重点学习的 STC89C52 C51 单片机，相关教学资料丰富，IO 端口数量能够满足灯光、电机、传感器多路外设同时驱动，元器件采购成本低廉，适合课程设计使用。
照明模拟部分采用 LED 灯珠，体积小巧、驱动逻辑简单，仅需单个 IO 口即可完成通断控制，能够直观模拟家庭室内照明灯具的开关效果。
执行机构选用 5V 直流减速电机搭配 L298N 驱动板，电机可以模拟窗帘升降、家用风扇运转场景，驱动板能够隔离单片机 IO 口，避免电机电流冲击损坏主控芯片。
环境监测模块选用 DHT11 数字温湿度传感器，采用单总线接线方式，布线简洁，能够完成室内基础温湿度采集，贴合项目低成本轻量化的设计定位3.3 软件UI界面设计思路1. 主界面：首页放置欢迎文字、全局实时温度显示，分区布置灯光、风扇、窗帘、定时拓展按键，一站式总控；2. 子控制界面：点击对应设备跳转独立页面，灯光区分客厅/卧室两路控制；电机页面设置弱风、强风、启停档位，细分使用场景；3. 交互逻辑：按键按下切换图标状态，设备运行时屏幕同步刷新状态标识，人机反馈直观。 3.4 项目创新点1. 教学级低成本智能家居方案区别于商用ESP32、WiFi网关智能设备，完全基于《电子技术》课程C51、迪文屏教学器材开发，贴合课堂知识，适合学生课程实训复刻；2. 串口一体化闭环交互实现“触控下发指令—单片机执行—状态回传屏幕”完整闭环，无需手机APP、无线模块即可本地独立控制，降低使用门槛；3. 轻量化可拓展模块化设计硬件电路模块化拆分，灯光、电机、温湿度模块独立接线；UI预留除湿泵、警示灯、定时控件，后期可直接新增外设，无需重构整体程序；4. 可视化无代码界面开发采用DGUS拖拽式组态工具设计UI，减少单片机屏幕底层代码开发工作量，聚焦设备控制逻辑开发，降低嵌入式界面开发难度。 3.5 现存不足与优化思路1. 不足：DHT11传感器响应速度慢、精度较低；无蓝牙/WiFi远程控制功能；仅支持本地触控操作；2. 优化方向：更换DHT22高精度传感器；增加蓝牙HC05模块实现手机无线联动；新增定时自动开关灯、自动调风逻辑。
4.视频演示

5.附件